DE19642995C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von biege- oder torsionsbelasteten Trägern mit U- oder V-förmigem Profil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von biege- oder torsionsbe­ lasteten Trägern mit U- oder V-förmigem Profil, insbesondere für Torsi­ onsprofile von Verbundlenkerachsen oder Längsträger von Lkws, wobei ein Materialstreifen vorgegebener Länge und Weite von einem Coilmaterial abge­ schnitten und zum Träger geformt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Torsionsprofile von Verbundlenkerachsen und auch Längsträger von Lkws sind hoch belastete Bauteile, deren Lebensdauer wesentlich durch Materialeigen­ schaften im Bereich der Längskanten dieser Träger bestimmt werden. Da im Bereich von geschnittenen Längskanten unvermeidlich Zugspannungen und Mikrorisse vorhanden sind, die bei bestimmungsgemäßen Betrieb des Trägers dessen Lebensdauer beeinträchtigen, werden in der Automobilindustrie aus­ schließlich Materialstreifen mit sogenannten Naturwalzkanten verwendet. Na­ turwalzkanten haben im Vergleich zu geschnittenen Kanten keine Zugspan­ nungen und keine Mikrorisse im Bereich der Randfaser. Für die Praxis bedeutet das, daß die Materialstreifen von einem Coilmaterial abgeschnitten werden, dessen Breite der Breite des Materialstreifens entspricht. Derartiges, auf die Breite des Materialstreifens abgestimmtes Coilmaterial ist teuer.

Aus der DE 33 43 709 A1 ist ein Verfahren zur Formung eines Rahmenteils zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zur Aufnahme von darauf einwirkenden Biegebeanspruchungen bekannt, wobei ein Metallblech gewalzt wird, um eine Vertiefung auf einer Fläche des Metallbleches zu bilden, so daß man einen verjüngten Abschnitt erhält, der sich in Längsrichtung des Metallbleches er­ streckt.

In der DE-AS 10 77 992 ist ein gekröpfter, profilierter Längsträger für Fahr­ zeugrahmen, insbesondere von Lastanhängern, beschrieben, der in der Weise hergestellt wird, daß ein Ausgangswerkstück mit Ausschnitten versehen in die gewünschte Form gebogen und an den Schnittstellen zusammengeschweißt wird.

Bei beiden Vorveröffentlichungen werden jeweils Materialstreifen mit Natur­ walzkanten verwendet. Außerdem ist eine gleichzeitige Biege- und Torsionsbe­ lastung der aus Materialstreifen herzustellenden Träger nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstel­ lung von biege- und torsionsbelasteten Trägern aus Materialstreifen herzustel­ len, die geschnittene Längskanten aufweisen und dennoch etwa die gleiche Lebensdauer haben wie Träger aus Materialstreifen mit Naturwalzkanten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Materialstreifen an seinen Längs­ kanten geschnitten wird und wenigstens die Längskanten gestaucht werden, um Druckeigenspannungen im Bereich der Längskanten zu erzeugen. Insbe­ sondere können aus einem Coilmaterial großer Breite mehrere Materialstreifen kleiner Breite geschnitten werden. Durch das Stauchen werden nicht nur die Oberflächen der Schnittkanten geglättet und werden eventuell vorhandene Mi­ krorisse kaltverschweißt, es werden im Bereich der Schnittkante auch Druckei­ genspannungen erzeugt, die die Lebensdauer erhöhen. Die Druckeigenspan­ nungen wirken darüber hinaus gleichsam als Bremse gegen das weitere Rei­ ßen von nicht verschweißten Mikrorissen.

Als bevorzugte Ausführung der Erfindung sollen Längsrillen in einem Abstand von ca. der halben Materialdicke zu den Längskanten eingepreßt werden. Die Längsrillen begrenzen den Stauchbereich und dadurch den Bereich der indu­ zierten Druckeigenspannungen. Sie können innenseitig und/oder außenseitig in den Materialstreifen eingepreßt werden.

In der Praxis bewährt es sich, wenn die Längskanten im wesentlichen orthogo­ nal zur Ebene des Materialstreifens oder der U- bzw. V-Schenkel des geform­ ten Trägers gestaucht werden. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens ist mit Widerlagern mit zugeordnetem Niederhalter für den Materialstreifen oder einen Schenkel des U- oder V-förmigen Trägers und einem Preßwerkzeug zum Stauchen der Längskante des zwischen Widerlager und Niederhalter ein­ gespannten Bauteils ausgerüstet. Insbesondere kann das Preßwerkzeug einen langgestreckten Vorsprung zum Einpressen der Längsrille und davon ausge­ hend eine langgestreckte Stauchfläche aufweisen, wobei das Preßwerkzeug im wesentlichen orthogonal zur Ebene des eingespannten Bauteils bewegbar ist. Damit das Material nicht nur orthogonal zur Ebene des eingespannten Bauteils, sondern auch in der Ebene des eingespannten Bauteils gestaucht wird, sollte die Stauchfläche einen langgestreckten Abschnitt aufweisen, der sich unter einem Winkel zur Ebene des eingespannten Bauteils erstreckt. Dadurch wer­ den auch die Kanten der geschnittenen Längskanten gebrochen.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Querschnitt eines V-förmigen Torsionsprofils für eine Verbundlenkerachse,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung des Profils nach Fig. 1.

Ein in Fig. 1 wiedergegebenes Torsionsprofil 1 aus Stahl wird hergestellt aus einem ebenen Materialstreifen, der aus Coilmaterial ausgeschnitten ist. Das Coilmaterial kann so breit sein, daß mehrere Materialstreifen nebeneinander aus dem Coilstreifen ausgeschnitten werden können. Ebenfalls sind Längs­ kanten 2 des Torsionsprofils 1 geschnitten.

Vor oder nach dem Umformen des Materialstreifens zu dem dargestellten Tor­ sionsprofil 1 werden die Längskanten 2 gestaucht. Dazu werden in den Materi­ alstreifen mit kleinem Abstand von den Längskanten 2 Längsrillen 3 eingepreßt und dabei oder danach die Längskanten 2 gestaucht. Die Längsrillen 3 können innenseitig oder außenseitig am Torsionsprofil 1 eingepreßt werden. Der Ab­ stand der Längsrillen 3 von den geschnittenen Längskanten 2 sollte etwa die Hälfte der Dicke des Materialstreifens betragen. Durch das Stauchen werden die Oberflächen der geschnittenen Längskanten 2 geglättet, werden eventuell vorhandene Mikrorisse kalt verschweißt und werden Druckeigenspannungen im Bereich der Längskanten 2 sowie Längsrillen 3 erzeugt, durch die die Lebens­ dauer des Torsionsprofils 1 im Vergleich mit einem Torsionsprofil 1, dessen Längskante nicht behandelt worden sind, wesentlich erhöht wird.

Zu der in Fig. 2 schematisch wiedergegebenen Vorrichtung gehört ein Wider­ lager 4, zwischen dem und einem orthogonal dazu beweglichen Niederhalter 5 das Bauteil, bei der dargestellten Ausführung ein V-Schenkel, des bereits aus dem Materialstreifen geformten Torsionsprofils 1 so eingespannt wird, daß ein an die geschnittene Längskante 2 anschließender Stauchbereich 7 vom Nie­ derhalter 5 freibleibt. Zur Vorrichtung gehört ferner ein Preßwerkzeug 8, das orthogonal zur Ebene des eingespannten Bauteils bewegbar ist. Das Preß­ werkzeug 8 weist einen langgestreckten Vorsprung 9 zum Einpressen der Längsrille 3 und eine vom Vorsprung 9 ausgehende langgestreckte Stauchflä­ che 10 auf, zu der auch ein langgestreckter Abschnitt 11 gehört, der sich unter einem Winkel zur Ebene des eingespannten Bauteils erstreckt.

Wird das Preßwerkzeug 8 gegen den freiliegenden, an die geschnittene Längs­ kante 2 anschließenden Abschnitt des eingespannten Bauteils bewegt, wird einerseits die Längsrille 3 eingepreßt und andererseits der freiliegende Ab­ schnitt gestaucht, wobei gleichzeitig Kanten der geschnittenen Längskanten 2 gebrochen werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von biege- oder torsionsbelasteten Trägern mit U- oder V-förmigem Profil, insbesondere für Torsionsprofile von Verbundlen­ kerachsen oder Längsträgern von Lkws, wobei ein Materialstreifen vorgege­ bener Länge und Breite von einem Coilmaterial abgeschnitten und zum Trä­ ger geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstreifen an sei­ nen Längskanten (2) geschnitten wird und wenigstens die Längskanten (2) gestaucht werden, um Druckeigenspannungen im Bereich der Längskanten (2) zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Coilmaterial großer Breite mehrere Materialstreifen kleiner Breite geschnitten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Materialstreifen mit kleinem Abstand von den Längskanten (2) Längsrillen (3) eingepreßt werden und dabei oder danach die Längskanten (2) gestaucht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrillen (3) in einem Abstand von ca. der halben Materialdicke zu den Längskanten (2) eingepreßt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten (2) im wesentlichen aus orthogonal zur Ebene des Materialstreifens oder der U- bzw. V-Schenkel des geformten Trägers ge­ staucht werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Widerlager (4) mit zugeordnetem Niederhalter (5) für den Materialstreifen oder einen Schenkel (6) des U- oder V-förmigen Trägers und mit einem Preßwerkzeug (8) zum Stauchen der Längskante (2) des zwi­ schen Widerlager (4) und Niederhalter (5) eingespannten Bauteils.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Preßwerkzeug (8) einen langge­ streckten Vorsprung (9) zum Einpressen der Längsrillen (3) und davon aus­ gehend eine langgestreckte Stauchfläche (10) aufweist, wobei das Preß­ werkzeug (8) im wesentlichen orthogonal zur Ebene des eingespannten Bauteils bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Stauchfläche (10) einen langgestreckten Abschnitt (11) aufweist, der sich unter einem Winkel zur Ebene des eingespannten Bauteils erstreckt.